CN113795655A - 具有主动预腔室的点火插入件 - Google Patents

Abstract

一种具有主动预腔室(1)的点火插入件包含：插入件井(72)，其布置在内燃机(2)的汽缸盖(3)中，所述井(72)容纳旋转地分度且其中布置有点火预腔室(71)的圆柱形插入件主体(70)；插入件火花塞井(83)，其接纳火花塞(12)；以及喷射器径向孔口(88)，其与布置在所述汽缸盖(3)中的喷射器橫向井(73)对准以便接纳喷射器鼻部(16)，所述主体(70)由通向燃烧腔室(5)的预腔室鼻部(75)终止且通过与夹持构件(74)配合的固定构件(82)保持在所述插入件井(72)中。

Description

具有主动预腔室的点火插入件

技术领域

本发明涉及一种具有主动预腔室的点火插入件，其使得有可能以较小空间且以最低限度侵入性方式将主动预腔室容纳在内燃机的汽缸盖中。

背景技术

存在主动预腔室的许多概念，所述主动预腔室用作用于点燃内燃机的燃烧腔室中的主要充气的点火构件。

术语“主动”预腔室常用于描述除已知电火花塞之外，具有或不具有空气喷射器的至少一个燃料喷射器或至少一个燃料-空气混合物喷射器所通向的预腔室。

举例来说，所述概念因称为“湍流喷射点火”的预腔室而众所周知，其由“马勒(Mahle)”公司获得专利和开发。此概念(其为2016年3月30日公布的专利EP 3001008 A1的主题)提供一方面通向电火花塞且另一方面通向燃料喷射器的预腔室。所述预腔室基本上设计成点燃用空气高度稀释(亦即，汽油含量低而氧气含量高)的主要充气。

2018年7月13日公布的阀控点火预腔室的专利申请案第FR 3061743号和2018年6月15日公布的具有电极梭子的火花塞的专利申请案第FR 3060222号也是已知的。两个申请案都是申请人的财产，且具有借助于阀或电极梭子将预腔室与主要腔室分隔开的特殊性。相比于与发动机燃烧腔室永久性连通的常规预腔室，此创新配置提供许多可能性。

应注意，专利申请案第FR 3061743号和第FR 3060222号产生了2018年9月10日的改进专利申请案第1858111号。后一申请案由申请人拥有，且涉及阀或电极梭子的磁性返回。

一般来说，所有预腔室点火装置规定首先将主要由空气和燃料组成的导引充气引入到预腔室中。接着，火花塞点燃所述导引充气。当其燃烧时，将导引充气的压力增加到在高温和高速下以燃烧气体的炬形式将导引充气喷出到发动机燃烧腔室的三维空间中的程度。当它们穿过一定体积的所述腔室时，所述炬点燃其中所含有的主要充气。

与简单的火花塞相比，与高强度和短持续时间的局部湍流的形成组合的炬的高得多的点火功率允许用额外大气或优选预冷却的再循环废气高度稀释的空气和燃料的主要充气的快速燃烧。

大功率点火和高度稀释的充气的组合使得炬点火预腔室显著地减少火花点火式内燃机的燃料消耗，确切地说，通过限制其抽吸和壁热损失。在高度稀释主要充气且使其快速燃烧的情况下，所述充气对爆震也不是非常敏感，这使得有可能向接纳所述充气的发动机提供高体积比和最佳点火提前，这两个特殊性使得有可能对所执行的热力循环赋予高效率。

安装主动点火预腔室的困难之一是火花塞和喷射器占据的空间，所述预腔室接纳所述空间，且所述空间通向极小体积的所述预腔室。

另外，优选的是避免预腔室与喷射器鼻部之间的任何连接导管，如专利申请案第FR3061743号中所说明，因为在此导管中难以传播先前由火花塞在预腔室中引发的火焰，所述导管较冷，阻挡火焰，形成未燃尽残留物的陷阱，且由于其相对于其体积暴露的较大内表面而使导引充气剧烈冷却。

由于火花塞和喷射器通常紧挨着彼此或几乎紧挨着彼此放置，主动预腔室因此造成内燃机的整合问题，如例如由专利EP 3001008 A1所展示。

此布置产生预腔室、火花塞和喷射器组合件的大量径向空间需求。此外，此布置使得在无需预腔室的内表面/体积比非常大的情况下难以产生极小体积的预腔室，且一旦预腔室已加热到高温，就有利于导引充气气体的过度冷却。

还应注意，主动预腔室的各种组件的较大尺寸减小了可用于容纳水腔室的空间，所述水腔室冷却汽缸盖、内燃机的进气和排气导管以及所述发动机的凸轮轴。

另外，如果预腔室不与在汽缸盖的水腔室中循环的冷却水直接接触，那么预腔室的冷却可能变得难以实现。

还应注意，将主动预腔室安装在预先存在的发动机中需要对汽缸盖进行广泛修改，因为汽缸盖无法在无大量修改的情况下容纳主动预腔室。因此，有必要支持重投资以修改汽缸盖且确保其工业生产。

为了解决根据本发明且根据特定实施例的在具有火花或压缩点火的往复式内燃机中安装主动预腔室时固有的这些各种问题和缺点，具有主动预腔室的点火插入件允许：

将主动预腔室容纳在实际上任何火花点火式或柴油发动机的火花塞或喷射器井中，也就是说，通过最小化必须对汽缸盖进行的修改；

通过将预腔室的外表面放置为与冷却水直接接触来冷却所述预腔室，所述冷却水在接纳其的汽缸盖的水腔室中循环；

产生极小体积且提供较小表面/体积比的主动预腔室，使得所述预腔室中所含有的气体与所述预腔室的内壁之间的热交换保持受限；

考虑到以上内容，根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件使得有可能满足能够在任何类型的往复式内燃机上有效地植入主动预腔室且以较低成本植入的未满足的需要。

期望大批量制造根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件为便宜的，以便保持与针对其所预期的大部分应用(包括汽车应用)的经济约束兼容。

应理解，根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件可应用于任何旋转式或往复式内燃机，无论其类型如何，无论其使用的气态、液态或固态燃料如何，且无论其主要充气是用冷却或未冷却的EGR、任何种类的中性气体还是用富含氧气或任何其它氧化剂的气体稀释。

还应理解，意图点燃接收根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件的任何火花点火式发动机的主要充气的导引充气可含有与构成所述主要充气的燃料和/或氧化剂不同的燃料和/或氧化剂。

发明内容

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件意图用于内燃机，所述内燃机包含汽缸盖，其覆盖汽缸以与活塞一起形成可将主要充气引入到其中的燃烧腔室，所述汽缸盖容纳点火预腔室，火花塞和至少一个喷射器的喷射器鼻部通向所述点火预腔室且可将导引充气引入到所述点火预腔室中，所述预腔室可经由气体喷出管道且经由至少一个气体喷出孔口连续地与燃烧腔室连通，所述至少一个气体喷出孔口经由预腔室鼻部通向所述腔室，所述插入件包含：

至少一个插入件井，其布置在汽缸盖中且具有固定构件，所述井一方面经由大直径插入件引入孔口在汽缸盖外部开口且另一方面经由较小直径预腔室鼻部孔口通向燃烧腔室，两个所述直径通过至少一个插入件支撑肩部彼此连接；

至少一个圆柱形插入件主体，其由一或多个部分组成且其中特别地布置有点火预腔室和气体喷出管道，所述主体以极少间隙容纳在插入件井中，相对于汽缸盖旋转地分度，且以穿过预腔室鼻部孔口的预腔室鼻部结束，同时所述主体具有直接或间接地支承在插入件支撑肩部上的插入件支撑表面；

至少一个插入件火花塞井，其布置在圆柱形插入件主体中，平行于所述主体的轴线或相对于所述轴线成闭合角度且在所述主体的中心处或中心附近，所述火花塞井一方面在与预腔室鼻部轴向相对的圆柱形插入件主体的末端处开口且另一方面在点火预腔室中开口，所述火花塞井接纳火花塞点火件或喷射器鼻部16；

至少一个喷射器径向孔口，其径向地布置在圆柱形插入件主体中但不一定垂直于所述圆柱形插入件主体，且其中容纳有喷射器鼻部或火花塞的末端，所述孔口将点火预腔室和/或气体喷出管道与圆柱形插入件主体的外表面连接；

至少一个喷射器横向井，其布置在汽缸盖中，所述井接纳喷射器鼻部主体或火花塞，且在喷射器的径向孔口与所述井对准时将汽缸盖的外部与插入件井连接，使得喷射器鼻部或火花塞的末端通过连续地穿过喷射器横向井和喷射器径向孔口而通向点火预腔室和/或气体喷出管道；

以及夹持构件，其与固定构件配合以便直接或间接地维持抵靠着插入件支撑肩部按压的圆柱形插入件主体的插入件支撑表面。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含预腔室鼻部，其容纳分层阀，所述分层阀抵靠着气体喷出管道的末端按压以密封地闭合气体喷出管道，或抵靠着腔室侧面上的阀座按压以与气体喷出管道形成用于由炬点火的预腔室，所述炬同时一方面经由气体喷出管道与点火预腔室连通且另一方面经由气体喷出孔口与燃烧腔室连通。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含磁场源，其定位在圆柱形插入件主体上且产生倾向于保持抵靠着气体喷出管道的末端按压的分层阀的磁场。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含气体喷出管道，其由磁性材料制成且在其与分层阀的接触处形成气体喷出管，所述气体喷出管的外径小于所述阀的外径，所述管紧密地围封在由非磁性材料制成的非磁性套管中。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含预腔室鼻部，其由覆盖气体喷出管道的附接鼻部组成，所述气体喷出孔口布置在所述附接鼻部中。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包括形成插入件冷却水腔室的空间，所述空间形成在圆柱形插入件主体与插入件井之间。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含喷射器橫向井，其由穿孔或非连续孔组成，所述穿孔或非连续孔沿其长度与包括汽缸盖的至少一个汽缸盖冷却水腔室连通。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含插入件夹持套圈，其经由压缩弹簧通过套圈支承在夹持面上。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含夹持构件，其由至少一个插入件夹持套圈组成，所述至少一个插入件夹持套圈具有与用于固定由井内螺纹组成的插入件井的构件配合的外部套圈螺纹，所述套圈在中心钻孔以用于允许火花塞穿过。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含插入件支撑表面，其与插入件支撑肩部直接或间接地形成球形接头连接，同时圆柱形插入件主体与夹持构件直接或间接地形成球形接头连接。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含夹持构件，其借助于球形接头滑动垫圈支承在圆柱形插入件主体上，所述球形接头滑动垫圈可相对于圆柱形插入件主体或相对于夹持构件径向地移动。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含球形接头滑动垫圈，其为柔性的且形成约束弹簧。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含喷射器鼻部，其通过弹性夹持构件保持被按压在喷射器径向孔口中且抵靠着圆柱形插入件主体，所述弹性夹持构件一方面支承在喷射器上且另一方面支承在汽缸盖上。

根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件包含弹性夹持构件，其由凸缘组成，所述凸缘一方面支承在喷射器上且另一方面通过至少一个凸缘螺钉连接到汽缸盖。

附图说明

以下参考借助于非限制性实例提供的附图的描述将使得有可能更好地理解本发明、其特征和其能够提供的优点：

[图1]为主动预腔室可安装在内燃机的汽缸盖中时根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件的示意性截面视图，作为替代实施例，所述插入件接纳通过永久磁体产生的磁场保持抵靠着气体喷出管道的末端按压的阀分层。

[图2]为在根据本发明且根据图1中所说明的替代实施例的具有主动预腔室的点火插入件的圆柱形插入件主体上成框的示意性截面视图。

[图3]为根据本发明的具有预腔室的点火插入件的圆柱形插入件主体以及所述主体所配合的主要组件的分解三维视图，此根据提供分层阀和永久磁体的图1中所说明的替代实施例。

[图4]为根据本发明的具有预腔室的点火插入件的圆柱形插入件主体以及所述主体所配合的主要组件的三维剖视图，此根据提供分层阀和永久磁体的图1中所说明的替代实施例。

[图5]为主动预腔室可安装在内燃机的汽缸盖中时根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件的圆柱形插入件主体的示意性截面视图，所述插入件支撑表面与插入件支撑肩部形成球形接头连接，同时圆柱形插入件主体借助于球形接头滑动垫圈与夹持构件形成球形接头连接。

[图6]为从上方所观察的图5的示意性截面视图。

具体实施方式

图1至图6展示根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件、其组件的各种细节、其替代实施例以及其附件。

具有主动预腔室1的点火插入件尤其提供用于内燃机2，所述内燃机2包含汽缸盖3，其覆盖汽缸4以与活塞31一起形成可将主要负载30引入到其中的燃烧腔室5。

如图1、图2、图5和图6中可见，汽缸盖3容纳点火预腔室71，火花塞12和至少一个喷射器8的喷射器鼻部16通向点火预腔室71且可将导引充气9引入到点火预腔室71中，所述预腔室71能够经由气体喷出管道76且经由至少一个气体喷出孔口24连续地与燃烧腔室5连通，所述至少一个气体喷出孔口24经由预腔室鼻部75通向所述腔室5。

如图1、图2、图5和图6中可见，根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件包含布置在汽缸盖3中的至少一个插入件井72。所述插入件井72包含由沿其长度的部分的井内螺纹82组成的固定构件。另外，所述井72一方面经由大直径的插入件插入孔口78在汽缸盖3外部开口且另一方面经由较小直径的预腔室鼻部孔口77通向燃烧腔室5，两个所述直径通过可例如为平面或圆锥形的至少一个插入件支撑肩部79彼此连接。

如图1至图6中可见，根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件具有至少一个圆柱形插入件主体70，其由一或多个部分组成且其中特别地布置有点火预腔室71和气体喷出管道76。

圆柱形插入件主体70以极少间隙容纳在插入件井72中，相对于汽缸盖3旋转地分度，且以穿过预腔室鼻部孔口77的预腔室鼻部75结束。圆柱形插入件主体70还具有直接或间接地支承在插入件支撑肩部79上的插入件支撑表面80。

应注意，当圆柱形插入件主体70通过插入件引入孔口78引入到插入件井72中时，当插入件支撑肩部79与插入件支撑表面80接触时，所述主体70停止其移动。

应注意，可在插入件支撑表面80与插入件支撑肩部79之间提供支撑垫片25，所述支撑垫片25在插入件孔72与燃烧腔室5之间提供密封。所述密封件25可为与退火铜相同的金属或为本领域的技术人员已知的任何其它类型。

如尤其图2、图4和图5中可见，根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件具有至少一个插入件火花塞井83，其布置在圆柱形插入件主体70中，平行于所述主体70的轴线或相对于所述轴线成闭合角度且在所述主体70的中心处或中心附近，所述火花塞井83一方面在与预腔室鼻部75轴向相对的圆柱形插入件主体70的末端处开口且另一方面在点火预腔室71中开口。插入件火花塞井83接纳火花塞12或喷射器鼻部16。

应注意，尤其在图2至图4中，根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件包含至少一个喷射器径向孔口88，其径向地布置在圆柱形插入件主体70中但不一定垂直于圆柱形插入件主体70，且其中容纳有喷射器鼻部16或火花塞12的末端。

所述孔口88将点火预腔室71和/或气体喷出管道76与圆柱形插入件主体70的外表面连接，同时可在喷射器径向孔口88与喷射器鼻部16之间提供密封，所述密封呈区段、密封件或本领域的技术人员已知的任何其它构件的形式，且防止点火预腔室71和/或气体喷出管道76与圆柱形插入件主体70的外表面之间的液体或气体的任何泄漏。

还应注意，喷射器径向孔口88和喷射器鼻部16可构成允许所述孔口88与所述鼻部16之间的小角度间隙的球形接头连接。

如图1、图2、图5和图6中可见，根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件包含至少一个喷射器橫向井73，其根据所穿过的汽缸盖3的材料的布置以一或多个部分布置在汽缸盖3中。

所述井73接纳喷射器鼻部主体16，且视具体情况可为喷射器8或火花塞12的其它组分的全部或部分。所述井73将汽缸盖3的外部(也就是说，例如内燃机2的进气导管)与插入件井72连接。

应注意，喷射器径向孔口88与喷射器橫向井73对准，使得喷射器鼻部16或火花塞12的末端通过连续地穿过喷射器橫向井73和喷射器径向孔口88而通向点火预腔室71和/或气体喷出管道76。

应注意，当喷射器鼻部16同时容纳在喷射器橫向井73和喷射器径向孔口88中时，圆柱形插入件主体70被认为相对于汽缸盖3旋转地正确分度。

还应注意，可有利地在喷射器橫向井73与喷射器鼻部16之间提供密封，所述密封呈区段、密封件或本领域的技术人员已知的任何其它构件的形式，且所述密封将喷射器橫向井73的内部的全部或部分与汽缸盖3的外部隔离。

还应注意，一方面喷射器橫向井73和另一方面喷射器鼻部主体16或喷射器8的甚至任何其它组分部分可构成允许所述橫向井73与所述喷射器8之间的小角度间隙的球形接头连接。

应注意，在图1、图5和图6中，喷射器橫向井73可容纳在内燃机2的进气端口处的汽缸盖3的铸造中。此位置对于气流稍微干扰，但就架构来说是有利的。

在此情况下，可提供喷射器横向井73的入口以便在汽缸盖中相当深，使得仅喷射器鼻部主体16穿过进气端口。

如图1至图5中所见，根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件包含夹持构件，其由至少一个插入件夹持套圈74组成，所述至少一个插入件夹持套圈74具有与井内螺纹82配合的套圈外螺纹81。

插入件夹持套圈74直接或间接地支承在夹持面84上以用于通过套圈夹持，圆柱形插入件主体70展现所述套圈以便直接或间接地维持抵靠着插入件支撑肩部79按压的所述主体70的插入件支撑表面80。

如图1至图5中所展示，插入件夹持套圈74在中心钻孔以允许火花塞12穿过。

应注意，插入件夹持套圈74可有利地具有允许其旋转以便紧固的扳手啮合区段；所述扳手啮合区段可由与紧固扳手呈现的形状互补的任何几何形状的凹口、孔口或凹形或凸形组成。

如图1至图5中所展示，预腔室鼻部75可容纳分层阀13，其抵靠着气体喷出管道76的末端按压以密封地闭合气体喷出管道76，或抵靠着腔室侧面21上的阀座按压以与气体喷出管道76形成用于由炬点火的预腔室23，所述炬同时一方面经由气体喷出管道76与点火预腔室71连通且另一方面经由气体喷出孔口24与燃烧腔室5连通。

如申请人所拥有的2018年7月13日公布的专利申请案第FR 3061743号中所解释，应注意，当燃烧腔室5中存在的压力大于点火预腔室71中存在的压力时，分层阀13抵靠着气体喷出管道76的末端按压。

在根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的此特定配置中，磁场源44可定位在圆柱形插入件主体70上以产生倾向于维持抵靠着气体喷出管道76的末端按压的分层阀13的磁场，如申请人所拥有的2018年9月10日的专利申请案第1858111号中所解释。在此情况下，圆柱形插入件主体70有利地由磁性材料43的全部或部分组成。

如图1至图5中所展示，磁场源44可为永久磁体53，其可通过无机械构件固定到圆柱形插入件主体70且可仅由于其磁性粘着而保持在圆柱形插入件主体70上的适当位置。

替代地，磁场源44可由导电线的线圈组成，所述线圈在所述导线与电流交叉时产生磁场。此特定配置使得有可能例如在内燃机2的冷启动期间不返回抵靠着气体排出管道76的末端按压的分层阀13，这使得有可能不借助于喷射器8而是直接通过气体喷出孔口24经由气体排出管道76向点火预腔室71供应燃料混合物，所述混合物来自燃烧腔室5。

如图1至图5中所说明，气体喷出管道76可由磁性材料43制成，且在其与分层阀13的接触处形成气体喷出管89，所述气体喷出管89的外径小于所述阀13的外径，所述管89紧密地围封在由非磁性材料50制成的非磁性套管85中。

非磁性套管85使得有可能通过迫使磁场源44产生的磁通量产生不平行于后者的外围上的分层阀13的场线而防止分层阀13穿过其外壳以及此情况。

应注意，非磁性套管85可主要由具有高热导率的铜制成，且通过支撑在气体喷出管89周围以确保自身与所述管89之间的最大热内聚力而紧密地安装。

进一步应注意，分层阀13可为平坦的，以形成与气体喷出管道的末端的平面密封接触，这避免了与锥形支座不同地径向定位所述阀13。

所述平面接触还具有以下优点：当阀13打开76时，也就是说当其搁置在其所配合的腔室侧面21上的阀座上时，在阀13的相同升程的情况下留下用于气体通过的最大横截面。

另外，分层阀13的外围可有利地为圆球形的而不是圆柱形的，这使得有可能防止所述阀在其外壳中的任何堵塞，无论其相对于其所配合的气体喷出管89的定向如何。

如图1至图5中可见，分层阀13可在其两个面上为平面的，使得简化其制造。

如图1至图5中所展示，预腔室鼻部75可由覆盖气体喷出管道76的附接鼻部90组成，气体喷出孔口24布置在所述附接鼻部90中。

应注意，必要时，附接鼻部90使得有可能将分层阀13引入到预腔室鼻部75中，如专利申请案第FR 3061743号中所提供。

在所述阀13通过如专利申请案第1858111号中所描述的磁场源44返回的情况下，有可能为附接鼻部90选择此外具有高热导率的非磁性材料50，例如铜。

应注意，附接鼻部90可通过支撑在气体喷出管89周围以确保自身与所述管89之间的最大热内聚力，或支撑在已由非磁性材料制成的套管85紧密地围封的所述管89周围而紧密地安装，如图1、图2、图4和图5中所展示。

还应注意，在图3和图4中，附接鼻部90可具有支撑凸缘91，当圆柱形插入件主体70正确地定位在插入件井72中时，支撑凸缘91在插入件支撑表面80与插入件支撑肩部79之间保持紧密。

根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的替代实施例，尤其在图1、图2、图5和图6中可理解，形成插入件冷却水腔室86的空间可形成在圆柱形插入件主体70与插入件井72之间，可在所述水腔室86中循环的冷却水例如来自汽缸盖3。

应注意，在图1至图5中，至少一个井密封件26可提供为放置在圆柱形插入件主体70与插入件井72之间，所述插入件井72防止冷却水离开汽缸盖3外部，同时至少一个其它密封件防止所述水进入燃烧腔室5。

还应注意，喷射器横向井73可由沿其长度与包含汽缸盖3的至少一个汽缸盖冷却水腔室41连通的穿孔或非连续孔组成。此特定配置允许插入件井72与所述水腔室41连通。

在此情况下且如图1、图2、图5和图6中所展示，喷射器鼻部主体16将其长度的一部分浸没在所述水腔室41中含有的冷却水中。根据根据本发明的具有主动预腔室的点火插入件的此特定替代实施例，喷射器橫向井73的直径可有利地提供为显著地大于其容纳的喷射器鼻部16的直径，因此冷却水可围绕所述鼻部16自由通过以进入或离开插入件井72。

在此方面应注意，有利地，喷射器横向井73可恰好穿过插入件井72以允许冷却水在所述井72与包含汽缸盖3的至少两个汽缸盖冷却水腔室41之间循环。

作为根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的另一替代实施例，其尤其在图2至图5中可见，插入件夹持套圈74可借助于约束弹簧87支承在夹持面84上以用于通过套圈夹持，后者一方面保证致力于使插入件支撑肩部79上的插入件支撑表面80维持大致恒定，且另一方面在所有情形下保证所述表面80与所述肩部79之间的良好密封。

有利地，应注意，约束弹簧87可设计为至少一个众所周知的“贝氏(Belleville)”垫圈或至少一个波状弹簧垫圈。

还应注意，约束弹簧87可使得有可能通过布置在插入件井72中且其中容纳有停止接合部分的简单凹槽来替换井内螺纹82和套圈外螺纹81，所述接合部分一方面承载在所述凹槽中且另一方面承载在插入件夹持套圈74上。

应注意，此组装需要按压以在停止接合部分的组装期间压缩约束弹簧87。

在图5中，已展示插入件支撑表面80可与插入件支撑肩部79直接或间接地形成球形接头连接，同时圆柱形插入件主体70与夹持构件74直接或间接地形成球形接头连接。

根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的此特定配置允许圆柱形插入件主体70相对于汽缸盖2自由定向。

如图5中所展示，插入件支撑表面80可例如为圆球形浮雕形，而插入件支撑肩部79可为中空圆锥形。

图5还说明夹持构件74可借助于可相对于圆柱形插入件主体70或相对于夹持构件74径向移动的球形接头滑动垫圈92而支承在圆柱形插入件主体70上。

根据图5中还展示的根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的特定实施例，球形接头滑动垫圈92一方面可具有面向圆柱形插入件主体70的平面接触表面，且另一方面可具有面向夹持构件74的中空圆锥形外壳，所述外壳与具有所述构件74的圆球形浮雕形状配合，所述圆锥形外壳和所述圆球形形状形成球形接头连接。

如图5中所展示且作为根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的替代实施例，球形接头滑动垫圈92可为柔性的且形成约束弹簧87，所述弹簧87避免夹持构件74的松弛且保证插入件支撑表面80按压于插入件支撑肩部79上的按压力，无论圆柱形插入件主体70与容纳其的插入件井72之间的热膨胀差异如何。

应注意，球形接头滑动垫圈92的轴向压缩、扭转和径向膨胀向球形接头滑动垫圈92提供约束弹簧87的属性。

还应注意，在图5中，预腔室鼻部75可包含例如由弹性体材料制成的预腔室鼻部密封件93，所述密封件93在燃烧腔室5与插入件冷却水腔室86之间提供密封，所述密封件93通过预腔室鼻部着火区段94而免受燃烧腔室5中存在的火焰和热气体的影响。

在图5和图6中，还已展示，可通过弹性夹持构件95将喷射器鼻部16保持按压在喷射器径向孔口88中且抵靠着圆柱形插入件主体70，所述弹性夹持构件95一方面支承在喷射器8上且另一方面支承在汽缸盖3上。

根据此特定配置，在喷射器径向孔口88处，喷射器鼻部16的末端可有利地为圆球形且搁置在布置在圆柱形插入件主体70中的锥形支座中。

作为图6中所说明的根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的特定实施例，弹性夹持构件95可由凸缘96组成，所述凸缘96一方面支承在喷射器8上且另一方面通过至少一个凸缘螺钉97连接到汽缸盖3。

在所述图6上可看到，凸缘弹簧98可有利地插入在凸缘96与凸缘螺钉97的头部之间，所述弹簧98可能为本身已知的“贝氏”垫圈，或螺旋弹簧，或为本领域的技术人员已知的任何类型的弹簧。

本发明的操作：

可鉴于图1至图6容易地理解根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的操作，图1至图6展示本发明的非限制性示范性实施例，其它替代实施例是可能的。

如图1、图2和图5中所见，具有主动预腔室1的点火插入件的圆柱形插入件主体70安装在插入件井72中，已提供所述插入件井72代替常规火花点火式发动机的汽缸盖的火花塞井。

此处，已布置插入件井72，其直径在圆柱形插入件主体70处为二十四毫米。应注意，还可提供此安装代替常规柴油发动机的喷射器井。

根据图1至图5中阐述的非限制性实例，火花塞有意地紧凑。其可例如为“电装(Denso)”公司的“铱性能IY24”型的火花塞，其具有直径为八毫米的螺纹和十三毫米的六边形扳手啮合区段。

在图1至图5中可见，作为替代实施例，根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件接纳通过磁场源44产生的磁场保持静止地抵靠着气体喷出导管76的末端按压的分层阀13。

为了实现图1、图2、图4和图5中所展示的组合件，圆柱形插入件主体70接纳通过气体喷出管89上的温差支撑的非磁性套管85，且接着，用也通过支撑安装的附接鼻部90覆盖组合件，分层阀13先前已引入到所述鼻部90中。

此完成后，圆柱形插入件主体70已引入到图1、图2和图5中所展示的插入件井72中，直至其插入件支撑表面80经由支撑件垫片25且根据此非限制性示范性实施例经由附接鼻部90展现的支撑轴环91与插入件支撑肩部79接触。接着，所述主体70已围绕其纵向轴线旋转，直至其喷射器径向孔口88与布置在汽缸盖3中的喷射器橫向井73对准。

接着，喷射器鼻部16引入到喷射器橫向井73中，直至所述鼻部16以所要深度插入在点火预腔室71中。

应注意，根据图1至图6中所展示的根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的实施例，喷射器橫向井73垂直于圆柱形插入件主体70的轴线定向。此处仅藉助于实例提供此定向。实际上，喷射器橫向井73和其所配合的喷射器径向孔口88可相对于圆柱形插入件主体70的轴线自由地定向，使得所述井73不会干扰或尽可能少地干扰汽缸盖3的基本组件，且不会干扰或尽可能少地干扰所述组件的操作。

一旦这些元件处于适当位置，约束弹簧87就放置在插入件井72中，接着为插入件夹持套圈74，所述插入件夹持套圈74已旋拧到预定扭矩以确保经由支撑件垫片25和支撑件凸缘91在插入件支撑表面80与插入件支撑肩部79之间所寻求接触的压力。

形成圆柱形插入件主体70与插入件井72之间的空间的插入件冷却水腔室86必须在图1、图2、图5和图6中标记。根据根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的特定实施例，所述腔室86允许冷却圆柱形插入件主体70。

确实，实际上，点火预腔室中的导引充气9的燃烧释放加热圆柱形插入件主体70的热量。在没有充分冷却的情况下，所述主体70的温度可能变得过高，而由于插入件冷却水腔室86，所述温度维持在可接受的值。

此外，插入件冷却水腔室86还冷却气体喷出管道76、气体喷出管89、非磁性套管85和附接鼻部90。为此目的，非磁性套管85和附接鼻部90可有利地由合金化铜制成，此材料具有高热导率。因此，且由于所述高传导率，从布置有气体喷出孔口24的预腔室鼻部75有效地导出热量，直到插入件冷却水腔室86。

应注意，本文中已描述的根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的实施例为非限制性的。确切地说，在具有或不具有分层阀13且具有或不具有所述阀13的磁性回流的情况下，根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件意图用于所有主动预腔室。

还应注意，根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件可应用于除内燃机以外的其它领域，例如气体打钉机、枪或需要借助于以最佳可能效率的导引充气点燃主要充气的任何其它装置。

根据本发明的具有主动预腔室1的点火插入件的可能性不限于本文中已描述的应用，且此外应理解，以上描述已仅藉助于实例提供，且其决不限制本发明的领域，人们不会通过替换由任何其它等效物描述的执行细节而偏离所述领域。

Claims (14)

1.一种用于内燃机(2)的具有主动预腔室(1)的点火插入件，所述内燃机包含汽缸盖(3)，所述汽缸盖覆盖汽缸(4)以与活塞(31)一起形成可将主要充气(30)引入到其中的燃烧腔室(5)，所述汽缸盖(3)容纳点火预腔室(71)，火花塞(12)和至少一个喷射器(8)的喷射器鼻部(16)通向所述点火预腔室且可将导引充气(9)引入到所述点火预腔室中，所述预腔室(71)能够经由气体喷出管道(76)且经由至少一个气体喷出孔口(24)连续地与所述燃烧腔室(5)连通，所述气体喷出孔口经由预腔室鼻部(75)通向所述腔室(5)，其特征在于所述点火插入件包含：

●至少一个插入件井(72)，其布置在所述汽缸盖(3)中且具有固定构件(82)，所述井(72)一方面经由大直径插入件插入孔口(78)在所述汽缸盖(3)外部开口且另一方面经由较小直径预腔室鼻部孔口(77)通向所述燃烧腔室(5)，所述两个所述直径通过至少一个插入件支撑肩部(79)彼此连接；

●至少一个圆柱形插入件主体(70)，其由一或多个部分组成且其中布置有所述点火预腔室(71)和所述气体喷出管道(76)，所述主体(70)以极少间隙容纳在所述插入件井(72)中，相对于所述汽缸盖(3)旋转地分度，且以穿过所述预腔室鼻部孔口(77)的所述预腔室鼻部(75)结束，同时所述主体(70)具有直接或间接地搁置在所述插入件支撑肩部(79)上的插入件支撑表面(80)；

●至少一个插入件火花塞井(83)，其布置在所述圆柱形插入件主体(70)中，平行于所述主体(70)的轴线或相对于所述轴线成闭合角度且在所述主体(70)的中心处或附近，所述火花塞井(83)一方面在所述圆柱形插入件主体(70)的与所述预腔室鼻部(75)轴向相对的末端处开口且另一方面在所述点火预腔室(71)中开口，所述火花塞井(83)接纳所述火花塞(12)或所述喷射器鼻部(16)；

●至少一个喷射器径向孔口(88)，其径向地布置在所述圆柱形插入件主体(70)中但不一定垂直于所述圆柱形插入件主体，且其中容纳有所述喷射器鼻部(16)或所述火花塞点火件(12)的末端，所述孔口(88)将所述点火预腔室(71)和/或所述气体喷出管道(76)与所述圆柱形插入件主体(70)的外表面连接；

●至少一个喷射器横向井(73)，其布置在所述汽缸盖(3)中，所述井(73)接纳所述喷射器鼻部主体(16)或所述火花塞(12)，且在所述喷射器径向孔口(88)与所述井(73)对准时将所述汽缸盖(3)的所述外部与所述插入件井(72)连接，使得所述喷射器鼻部(16)或所述火花塞(12)的所述末端通过连续地穿过所述喷射器横向井(73)和所述喷射器径向孔口(88)而通向所述点火预腔室(71)和/或所述气体喷出管道(76)；

●以及夹持构件(74)，其与固定构件(82)配合以便直接或间接地维持抵靠着所述插入件支撑肩部(79)按压的所述圆柱形插入件主体(70)的所述插入件支撑表面(80)。

2.根据权利要求1所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述预腔室鼻部(75)容纳分层阀(13)，所述分层阀抵靠着所述气体喷出管道(76)的所述末端按压以密封地闭合所述气体喷出管道，或抵靠着所述腔室侧面(21)上的阀座按压以与所述气体喷出管道(76)形成用于由炬(23)点火的预腔室，所述炬同时一方面经由所述气体喷出管道(76)与所述点火预腔室(71)连通且另一方面经由所述气体喷出孔口(24)与所述燃烧腔室(5)连通。

3.根据权利要求2所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，磁场源(44)定位在所述圆柱形插入件主体(70)上且产生倾向于维持抵靠着所述气体喷出管道(76)的所述末端按压的所述分层阀(13)的磁场。

4.根据权利要求3所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述气体喷出管道(76)由磁性材料(43)组成且在其与所述分层阀(13)的接触处形成气体喷出管(89)，所述气体喷出管的外径小于所述阀(13)的外径，所述管(89)紧密地围封在由非磁性材料(50)制成的非磁性套管(85)中。

5.根据权利要求1所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述预腔室鼻部(75)由覆盖所述气体喷出管道(76)的附接鼻部(90)组成，所述气体喷出孔口(24)布置在所述附接鼻部(90)中。

6.根据权利要求1所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，形成插入件冷却水腔室(86)的空间形成在所述圆柱形插入件主体(70)与所述插入件井(72)之间。

7.根据权利要求1所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述喷射器橫向井(73)由穿孔或非连续孔组成，所述穿孔或非连续孔沿其长度与包含所述汽缸盖(3)的至少一个汽缸盖冷却水腔室(41)连通。

8.根据权利要求1所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述夹持构件由至少一个插入件夹持套圈(74)组成，所述至少一个插入件夹持套圈具有与由井内螺纹(82)组成的所述插入件井固定构件(72)配合的套圈外螺纹(81)，所述套圈(74)在其中心处钻孔以使所述火花塞(12)穿过。

9.根据权利要求8所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述插入件夹持套圈(74)经由约束弹簧(87)支承在夹持面(84)上以用于通过所述套圈夹持。

10.根据权利要求1所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述插入件支撑表面(80)与所述插入件支撑肩部(79)直接或间接地形成球形接头连接，同时所述圆柱形插入件主体(70)与所述夹持构件(74)直接或间接地形成球形接头连接。

11.根据权利要求10所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述夹持构件(74)借助于球形接头滑动垫圈(92)支承在所述圆柱形插入件主体(70)上，所述球形接头滑动垫圈可相对于所述圆柱形插入件主体(70)或相对于所述夹持构件(74)径向地移动。

12.根据权利要求11所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述球形接头滑动垫圈(92)为柔性的且形成约束弹簧(87)。

13.根据权利要求1所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述喷射器鼻部(16)通过弹性夹持构件(95)保持被按压在所述喷射器径向孔口(88)中且抵靠着所述圆柱形插入件主体(70)，所述弹性夹持构件一方面支承在所述喷射器(8)上且另一方面支承在所述汽缸盖(3)上。

14.根据权利要求13所述的具有主动预腔室的点火插入件，其特征在于，所述弹性夹持构件(95)由凸缘(96)组成，所述凸缘一方面支承在所述喷射器(8)上且另一方面通过至少一个凸缘螺钉(97)连接到所述汽缸盖(3)。

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